CN211248140U - 一种高锰钢辙叉镶块双工位模锻成型模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高锰钢辙叉镶块双工位模锻成型模具，该成型模具包括：上模板、模锻模具、切边模具、下模板，其中，所述上模板下表面的四个角均设置有导套，所述下模板与所述导套对应的位置处设置有导柱，所述导套和所述导柱套接将所述上模板和所述下模板连接；所述模锻模具和所述切边模具均并排安装在所述上模板与所述下模板之间。该模锻成型模具在消除高锰钢铸造缺陷的同时，能够减少机加工量，缩短生产周期，且降低了材料的成本。

Description

一种高锰钢辙叉镶块双工位模锻成型模具

技术领域

本实用新型属于锻造技术领域，具体涉及一种高锰钢辙叉镶块双工位模锻成型模具。

背景技术

随着国内高速铁路运量的逐年增加，既有干线铁路势必会向重载铁路方向发展，重载道岔产品的市场需求大幅增加。重载铁路以其大轴重、高密度、超大运量及维修时间少的“四大特征”对工务道岔设备构成了极其严酷的运行压力，在此运行条件下，道岔的主要部件，辙叉的磨损和伤损远远大于普通线路。组合辙叉是国内重载铁路外广泛使用的一种辙叉形式，可满足有缝和无缝线路铺设要求，主流组合辙叉镶块，例如锰叉心、心轨、镶嵌心轨以及镶嵌翼轨采用高锰钢自由锻或轧制件，但机加工量太大，生产周期长，经济效益差。

实用新型名称为“高锰钢辙叉心轨的锻造(轧制)生产方法”的专利申请，采用普通高锰钢或经过合金化的高锰钢铸锭，将铸锭锻(轧制)成型后的毛坯直接进行水韧处理或在缓慢冷却后再重新加热进行水韧处理，最后机加工成高锰钢辙叉心轨；该方法是采用锻造(轧制)加工取代铸造加工，消除了铸件的内部缺陷，显著改善了辙叉心轨的综合机械性能，大大提高了辙叉的承载能力，但机加工量仍较大，材料成本高；实用新型名称为“一种奥氏体高锰钢的锻造工艺”的专利申请，改进了传统锻造工艺，在锻造前进行两次加热处理，第一次为固溶处理，第二次为退火处理,而后再加热锻造；该方法能够改善高锰钢性能，但工序繁琐，制造成本高；实用新型名称为“一种辙叉的整体模锻方法”的专利申请，采用楔横轧开坯、模锻预锻和模锻终锻的方式成形，在楔横轧开坯和模锻预锻后，预制坯的质量分布形式逐渐由圆棒形原始坯料的等截面形式逐渐成形为接近终锻坯料的轴向两端多中间少、截面方向两侧多中间少的形式；采用坯料柱面特征与预锻模膛的导向特征相配合，降低预锻中坯料失稳滑移的倾向，其轴向加工精度和材料利用率高，工艺稳定，能在较低吨位下实现辙叉的整体模锻；虽然该整体模锻方法能够将锻造吨位由10万吨降至5万吨，但仍然无法实现工厂化生产。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种高锰钢辙叉镶块双工位模锻成型模具。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种高锰钢辙叉镶块双工位模锻成型模具，包括：上模板、模锻模具、切边模具、下模板，其中，所述上模板下表面的四个角均设置有导套，所述下模板与所述导套对应的位置处设置有导柱，所述导套和所述导柱套接将所述上模板和所述下模板连接；所述模锻模具和所述切边模具均并排安装在所述上模板与所述下模板之间；

所述模锻模具包括模锻上模、模锻下模；所述切边模具包括切边上模、切边下模、切边下模座以及剪刃；所述模锻上模和所述模锻下模组成的模锻腔室两侧设置有飞边槽，且所述飞边槽与所述模锻腔室连通；所述模锻上模和所述切边上模均固定安装在所述上模板的下表面，所述模锻下模和所述切边下模座均固定安装在所述下模板的上表面；所述切边下模固定安装在所述切边下模座的上表面；所述剪刃固定安装在所述切边上模和所述切边下模组成的切边腔室两侧的所述切边上模上。

在实用新型的一个实施例中，还包括模具定位块，所述模具定位块分别固定安装在所述上模板的下表面和对应的所述下模板的上表面，且所述模具定位块位于所述导套和所述导柱的中间位置；所述模具定位块包括第一定位块和所述第二定位块，所述第一定位块分别与所述模锻上模和所述切边上模相互远离的一侧、所述模锻下模和所述切边下模座相互远离的一侧抵接，所述第二定位块位于所述第一定位块外侧，且所述第一定位块和所述第二定位块均呈直角梯形状，所述第一定位块与所述第二定位块紧挨一侧均为梯形斜腰，且所述第二定位块的梯形斜腰与所述第一定位块的梯形斜腰抵接。

在本实用新型的一个实施例中，所述切边模具还包括上限位座、上限位块以及下限位座、下限位块；其中，所述上限位座固定安装在所述切边上模远离切边腔室两侧的下表面中部，所述下限位座固定安装在所述切边下模座远离切边腔室两侧的上表面中部，所述上限位座与所述下限位座相对设置；所述上限位块固定安装在所述上限位座的下表面，所述下限位块固定安装在所述上限位座的上表面，所述上限位块与所述下限位块抵接。

本实用新型的有益效果：

1、该模锻成型模具在消除高锰钢铸造缺陷的同时，能够减少机加工量，缩短生产周期，且降低了材料的成本；

2、该模锻成型磨具能够减少坯料的重量，成本低廉且适用性强；

3、通过该模锻成型模具将合模力减少到了1万吨以下，从而节省了能耗，有利于推广应用。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是实施例1的一种模锻成型模具的结构示意图；

图2是图1的左视结构示意图；

图3是图2中A部分的结构示意图；

图4是图1中的模具开模之后下模板部分的俯视结构示意图；

图5是模锻模具的结构示意图；

图6是切边模具的结构示意图；

图7是实施例2得到的高锰钢锰叉心的结构示意图；

图8是实施例2得到的高锰钢镶嵌心轨的结构示意图；

图9是实施例2得到的高锰钢镶嵌翼轨的结构示意图。

附图标记说明：

1-上模板；2-模锻模具；3-切边模具；4-下模板；5-导套；6-导柱；7-模具定位块；21-模锻上模；22-模锻下模；23-飞边槽；31-切边上模；32-切边下模；33-切边下模座；34-剪刃；35-上限位座；36-下限位座；37-上限位块；38-下限位块；71-第一定位块；72-第二定位块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

请参见附图1～6，本实用新型实施例提供了一种高锰钢辙叉镶块双工位模锻成型模具，该模具包括：上模板1、模锻模具2、切边模具3、下模板4，其中，上模板1下表面的四个角均设置有导套5，下模板4与导套5对应的位置处设置有导柱6，导套5和导柱6套接从而将上模板1和下模板4导向连接；模锻模具2和切边模具3均并排安装在上模板1与下模板4之间。

导套5通过螺栓设置在上模板1的上表面，导柱6通过螺栓设置在下模板4的上表面。

该模具让模锻模具2和切边模具3共用同一个上模板1和下模板4，通过压力机来对坯料进行模锻和切边的时候，只需切换模具，无需更换模具，双工位的设置很大程度上节省了人工成本和时间成本，且上模板1和下模板4进行合模的时候，通过导柱6和导套5起到导向作用，保证了合模的可靠性。

在锻造过程中产生的飞边需要经过切边模具3进行去除，如果温度较低，则只能用火焰切割进行去飞边，这种方式会造成辙叉镶块的外观质量较差，且辙叉镶块还有可能因为局部受热而影响内部质量。

进一步地，模锻模具2包括模锻上模21、模锻下模22；切边模具3包括切边上模31、切边下模32、切边下模座33以及剪刃34；模锻上模21和模锻下模22组成的模锻腔室两侧设置有飞边槽23，且飞边槽23与模锻腔室连通；模锻上模21和切边上模31均通过螺栓固定安装在上模板1的下表面，模锻下模22和切边下模座33均通过螺栓固定安装在下模板4的上表面；切边下模32通过螺栓固定安装在切边下模座33的上表面；飞边槽23设置于模锻上模21和模锻下模22组成的模锻腔室两侧并与模锻腔室连通；剪刃34固定安装在切边上模31和切边下模32组成的切边腔室两侧的切边上模31上。

其中，在模锻上模21的底部设置了凹槽，对应的模锻下模22的顶部设置了同样大小的凹槽，两个相对的凹槽组成了飞边槽23，该飞边槽23与模锻腔室通过较小的缝隙连通，该缝隙的尺寸只要能保证在模锻时，超出模锻型腔的部分材料能通过缝隙进入飞边槽23即可，本实用新型实施例在此不作具体限定；设置飞边槽23的目的一是为了保证坯料饱满，二是为了保护模锻模具2在模锻过程中不被胀裂。

一般情况下，切边模具3主要包括切边上模31和切边下模32，本申请将切边下模32做成两部分，设置了切边下模座33，设置切边下模座33的主要目的有三个，一是由于切边下模32采用的是模具钢，成本较高，而切边下模座33可以采用碳素钢，碳素钢的成本远小于模具钢，可以减少整个模具的造价成本；二是通过在切边下模座33和切边下模32之间通过间隙配合并用螺栓进行固定，可以微调切边下模32的位置；三是需要对切边下模32进行更换时相对方便。

进一步地，切边模具3还包括上限位座35、下限位座36、上限位块37以及下限位块38；其中，上限位座35通过螺栓固定安装在切边上模31远离切边腔室两侧的下表面的中间位置，下限位座36通过螺栓固定安装在切边下模座33远离切边腔室两侧的上表面的中间位置，上限位座35与下限位座36相对设置；上限位块37通过螺栓固定安装在上限位座35的下表面，下限位块38通过螺栓固定安装在上限位座35的上表面，上限位块37与下限位块38抵接。

需要说明的是，模锻腔室和切边腔室的形状与待处理的坯料形状相同。

当切边的时候，上模板1和下模板4带动切边上模31和切边下模32进行合模的时候，有可能会运动过量，导致坯料被压坏，因此，设置了上限位块37和下限位块38，进行定位，上限位块37和下限位块38抵接时，坯料的切边过程刚好结束，不会对坯料造成损坏，上限位块37和下限位块38的高度根据坯料的尺寸来进行设计，本实用新型实施例在此不作具体限定。

一般情况下，只需要上限位块37和下限位块38即可，但是由于切边的时候可能会对上限位块37和下限位块38造成损伤，因此要不定时地进行更换，为了更换方便，设置了上限位座35和下限位座36，减少了上限位块37与下限位块38的尺寸，从而使其更换方便，也便于后续调整。

进一步地，该模锻成型模具还包括模具定位块7，模具定位块7分别通过螺栓固定安装在上模板1的下表面和对应的下模板4的上表面，且模具定位块7位于两个导套5的中间位置和两个导柱6的中间位置；模具定位块7包括第一定位块71和第二定位块72，第一定位块71通过螺钉与上模板1和下模板4固定连接；第二定位块72通过销钉与上模板1和下模板4固定连接；第一定位块71分别与模锻上模21和切边上模31相互远离的一侧、模锻下模22和切边下模座33相互远离的一侧抵接，第二定位块72位于第一定位块71外侧，且第一定位块71和第二定位块72均呈直角梯形状，第一定位块71与第二定位块72紧挨一侧均为梯形斜腰，且第二定位块72的梯形斜腰与第一定位块71的梯形斜腰抵接，通过斜腰相互作用，使第一定位块71和第二定位块72紧密连接。

进一步地，第二定位块72紧挨上模板1和下模板4的一侧凸出一部分，凸出部分分别嵌在上模板1和下模板4中，从而使模具定位块7的定位更牢固。

由于在合模的时候，合模力较大，容易对模锻上模21、模锻下模22、切边上模31和切边下模座33造成震动，导致位置发生偏移，影响坯料的成型质量，因此，分别在模锻上模21和切边上模31的一侧以及模锻下模22和切边下模座33的一侧设置了模具定位块7，从而使在震动的时候起到限位的作用，避免模具移位影响坯料成型质量；由于模锻模具2和切边模具3是紧挨的，所以紧挨的一侧不需要设置模具定位块7来限位。

进一步地，为了可靠定位，在模锻上模21和切边上模31的一侧均设置了两块模具定位块7，在模锻下模33和切边下模座33的一侧均设置了两块模具定位块7。

本实用新型实施例的模锻成型模具的工作原理：

将整个模锻成型模具置于压力机平台上，将上模板1与压力机连接，是整个模锻成型模具处于开模状态，将经过加热至第二始锻温度后的坯料迅速挪移到模锻下模22上，开始合模进行模锻。模锻完成后开模，并将坯料向上升起，模具不移动，然后将坯料水平位移至切边模具3的正上方，然后合模切边。

实施例2

本实用新型实施例提供了一种高锰钢辙叉镶块双工位模锻成型模具进行模锻成型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将高锰钢模铸或连铸坯加热至第一始锻温度后，通过自由锻进行开坯，得到高锰钢辙叉镶块坯料；

步骤2：将高锰钢辙叉镶块坯料加热至第二始锻温度后，再送入模锻模具2后合模进行模锻成型，开模即得到半成品高锰钢辙叉镶块坯料；

步骤3：将半成品高锰钢辙叉镶块坯料挪移至切边模具3后合模进行切边处理，开模即得到半成品高锰钢辙叉镶块；

步骤4：将半成品高锰钢辙叉镶块经机加工后得到成品高锰钢辙叉镶块。

进一步地，步骤1中，自由锻开坯的第一始锻温度为1200℃～1300℃，第一终锻温度为960℃～1050℃，加热速度为60℃/h～200℃/h。

进一步地，步骤2中，模锻成型的第二始锻温度为1150℃～1250℃，第二终锻温度为980℃～1050℃，加热速度为60℃/h～200℃/h。

所述高锰钢辙叉镶块一般包括：高锰钢锰叉心、高锰钢镶嵌心轨和高锰钢镶嵌翼轨。

具体地，以高锰钢锰叉心为例，其双工位模锻成型方法具体包括以下步骤：

步骤1：将高锰钢锰叉心模铸或连铸坯加热至第一始锻温度后，通过自由锻进行开坯，得到高锰钢锰叉心坯料。

将高锰钢锰叉心模铸或连铸坯缓慢加热后在自由锻设备上进行开坯，即进行拔长或者先镦粗再拔长，得到高锰钢辙叉镶块坯料。

其中，高锰钢锰叉心自由锻开坯的第一始锻温度为1200℃～1300℃，第一终锻温度为960℃～1050℃，加热速度为60℃/h～200℃/h。

步骤2：将高锰钢锰叉心坯料加热至第二始锻温度后，送入模锻模具2后合模进行模锻成型，开模即得到半成品高锰钢锰叉心坯料。

其中，模锻成型的第二始锻温度为1150℃～1250℃，第二终锻温度为980℃～1050℃，加热速度为60℃/h～200℃/h，同时，从型腔中被挤压出来的废料落在旁边的飞边槽23中。

由于高锰钢锻造温度范围太小，对锻造时间的要求较高，当终锻温度低于相应的要求时，得到的高锰钢锰叉心的裂纹倾向就会增大，因此要最大限度减少锻造时间，保证终锻温度不超过相应的技术要求，保证最终得到的高锰钢锰叉心的质量。

步骤3：将半成品高锰钢锰叉心挪移至切边模具3后合模进行切边处理，开模即得到半成品高锰钢猛叉心。

步骤4：将半成品高锰钢猛叉心按照技术要求机加工后得到成品高锰钢锰叉心，如图7所示。

常规的生产高锰钢辙叉镶块的方法是直接将坯料自由锻后按照工艺要求进行机加工，同本实用新型实施例自由锻后模锻，再进行机加工的方法相比，大大增加了机加工量，也增加了机加工坯料的重量和成品的生产周期，同时也增加了生产成本和人力成本。此外，本实用新型通过后续的模锻过程，可以进一步消除高锰钢辙叉镶块的缺陷。

高锰钢镶嵌心轨、高锰钢镶嵌翼轨的双工位模锻成型方法与高锰钢锰叉心基本相同，不同之处在于模腔形状不同，得到的高锰钢镶嵌心轨和高锰钢镶嵌翼轨的结构分别如图8和图9所示。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型实施例通过这种模锻成型模具和成型方法，可以达到以下有益效果：

1、在消除高锰钢铸造缺陷的同时，能够减少锻造高锰钢辙叉镶块锻件的机加工量，降低生产成本，缩短生产周期；

2、减少锻造高锰钢辙叉镶块锻件的重量，降低材料成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种高锰钢辙叉镶块双工位模锻成型模具，其特征在于，包括：上模板、模锻模具、切边模具、下模板，其中，所述上模板下表面的四个角均设置有导套，所述下模板与所述导套对应的位置处设置有导柱，所述导套和所述导柱套接将所述上模板和所述下模板连接；所述模锻模具和所述切边模具均并排安装在所述上模板与所述下模板之间；

所述模锻模具包括模锻上模、模锻下模；所述切边模具包括切边上模、切边下模、切边下模座以及剪刃；所述模锻上模和所述模锻下模组成的模锻腔室两侧设置有飞边槽，且所述飞边槽与所述模锻腔室连通；所述模锻上模和所述切边上模均固定安装在所述上模板的下表面，所述模锻下模和所述切边下模座均固定安装在所述下模板的上表面；所述切边下模固定安装在所述切边下模座的上表面；所述剪刃固定安装在所述切边上模和所述切边下模组成的切边腔室两侧的所述切边上模上。

2.根据权利要求1所述的高锰钢辙叉镶块双工位模锻成型模具，其特征在于，还包括模具定位块，所述模具定位块分别固定安装在所述上模板的下表面和对应的所述下模板的上表面，且所述模具定位块位于所述导套和所述导柱的中间位置；所述模具定位块包括第一定位块和第二定位块，所述第一定位块分别与所述模锻上模和所述切边上模相互远离的一侧、所述模锻下模和所述切边下模座相互远离的一侧抵接，所述第二定位块位于所述第一定位块外侧，且所述第一定位块和所述第二定位块均呈直角梯形状，所述第一定位块与所述第二定位块紧挨一侧均为梯形斜腰，且所述第二定位块的梯形斜腰与所述第一定位块的梯形斜腰抵接。

3.根据权利要求1或2所述的高锰钢辙叉镶块双工位模锻成型模具，其特征在于，所述切边模具还包括上限位座、上限位块以及下限位座、下限位块；其中，所述上限位座固定安装在所述切边上模远离切边腔室两侧的下表面中部，所述下限位座固定安装在所述切边下模座远离切边腔室两侧的上表面中部，所述上限位座与所述下限位座相对设置；所述上限位块固定安装在所述上限位座的下表面，所述下限位块固定安装在所述上限位座的上表面。

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